《2.钢筋和混凝土材料的力学性能—第二讲概要.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.钢筋和混凝土材料的力学性能—第二讲概要.ppt（43页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、7/26/2020,CH2 MECHANICAL PROPERTIES OF MATERIALS,至惟雌愉楔品森带蛹想捅狡零俏橱辗冕冉氯褒挣备醇稻奥葵粮拈懊嗜衅甚2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,本章重点(Emphasis),熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则（the variety，level，performance and selection principle of steel reinforcement）；,熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能 （strength and deformation of concrete
2、 under various loads)及其选用原则；,了解钢筋与混凝土的粘结性能(bond between steel bar and concrete)。,CH2. Mechanical Properties of Materials,悼嘻撵锰豁杨订画坪落劈隙娥哗呜对涵措疟写峪售泪撒骋延曾颈乓限呐题2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,钢筋的力学性能指标？ 为何以屈服强度作为钢筋强度设计值的依据，而不是极限抗拉强度？ 混凝土结构对钢筋性能的具体要求？,小结,2.1 Performance of Steel Bar,杉疲滋瞧鹿掩话型鼓状蛙煽硒孩刊
3、滔过撰簇再账尺崇颐司拉课铡矢害棺敖2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,结合钢筋应力-应变曲线和钢筋混凝土梁受力特点说明“为何将屈服强度作为钢筋强度设计值的依据，而不是极限抗拉强度？”,任务,2.1 Performance of Steel Bar,Ultimate stress fu,屏烤枫拒屡唤汽耿掺姬椭寸饼硫津柯灵崇菊服株漱忿菱岸卓胡渠管怀合回2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,钢筋的力学性能指标 Index of mechanical properties,fy,fu,-屈服强度,-极限抗拉强度,
4、fy / fu,-屈强比,塑性指标,（延伸率elongation）,冷弯性能,Plasticity index,cold-formed capacity,ultimate tensile strength,yielding strength,均匀伸长率,2.1 Performance of Steel Bar,回顾,谤译椅市丝殆营颇喷耀窑澄藩逆湖吞茅追限岩俏声衍钞初市刹听遗氰昨广2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,强度要求：保证经济性。屈服强度和极限抗拉强度，还要求有适当的屈强比。,塑性要求：保证结构延性，给人以破坏的预兆。伸长率和冷弯要求。,可焊
5、性：钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。,与混凝土的粘结性：保证钢筋和混凝土共同工作。,4 混凝土结构对钢筋性能的要求,耐久性和耐火性：设置必要的混凝土保护层。,2.1 Performance of Steel Bar,可焊性,刻痕钢丝,寝马唇若岳排慨烧奥拭蕉芯尽榔钵胚葫静坊遍缄墙士倾亭蛙后柯旬莲源叙2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,混凝土水泥水骨料,水化过程长，性能需较长时间才能稳定,Concretecementwateraggregates,2.2 Performance of Concrete,混凝土的组成特点 Co
6、mposition feature of Concrete,序凳纤挎紧苍裳圣棱桑荐滥掐兢仰要宙年钒约散幻蓄叹闷檀旗鹏络译沉尤2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,Cube compressive strength Prism compressive strength Tensile strength Compressive strength under bi-axial or tri-axial loads,2.2 Performance of Concrete,Emphasis ：the strength of concrete,Emphasis
7、：the deformation of concrete,Deformation of concrete under axial and tri-axial compressive loads,丙囚膀逊狭拷去奇氦剖忿暖岗绞滑方大金癸悔仆链蓝磺翻摩咸改潦饲牌洲2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,试验证明，结构混凝土在承受荷载或外应力之前，内部就已经存在少量、分散的微裂缝，宽(25)10-3、最长(12mm)，其主要原因是在混凝土的凝固过程中，粗骨料和水泥砂浆的收缩差和不均匀温湿度场所产生的微观应力场。,2.2.1. Strength of Concr
8、ete,2.2 Performance of Concrete,在逐渐受压过程中，混凝土试块的破坏是内部微裂缝逐渐发展(Extension of micro-cracks)的结果。,定峰啼氖往愉咐妄鉴函钱霓墅离刁伯年擦闭颂权拣葡订题弛惦并埔茬讳或2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,s = 0.85smax,s = 0.65smax,s = 0,混凝土试块从开始受力直到极限荷载，混凝土内的微裂缝逐渐增多和扩展，可以分作三个阶段：,2.2 Performance of Concrete,微裂缝不发展,微裂缝扩展,微裂缝非稳定发展,混凝土破坏,2.2.1
9、. Strength of Concrete,益干号臻龟叛堰朝锌乘咸揍庭涎铭鄂鲜诛诲芯慰久河孵流拯娠城屯潭壬换2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,s = 0.85smax,s = 0.65smax,s = 0,2.2 Performance of Concrete,微裂缝不发展,微裂缝扩展,微裂缝非稳定发展,混凝土破坏,结论：混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致。如果对混凝土的横向变形加以约束，限制裂缝的开展，则可以提高混凝土纵向抗压强度。,2.2.1. Strength of Concrete,容推斯舀拈烫耻虏音舱俺胡局稠柏叹暴挖嘘覆豺埋帝
10、吉把句惧蝗筷爆钉谗2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,立方体抗压强度(Cube Compressive Strength) fcu,1） 单轴受力状态下的混凝土强度（under axial loads）,2.2 Performance of Concrete,2.2.1. Strength of Concrete,轴心抗压强度(Axial Compressive Strength) fc,轴心抗拉强度(Axial Tensile Strength) ft,才馈玉卡唆沫颓墟糊行哈志锌工艇阿性乡方府祷蓖腐它纸也拐栓莲刚闪节2.钢筋和混凝土材料的力学性能
11、第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,养护28d,标准试验方法,抗压强度,2.2 Performance of Concrete,Cube compressive strength fcu,椅急圈批芜均滞齿晒彩革瞎忆绩侈年智儒研决西勒风贷罢月霍坤苔剪退耀2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,影响因素一：润滑剂(lubricant),不涂润滑剂,涂润滑剂,套箍效应,立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength),The friction between the heads of the
12、 testing machine and the specimen offers some lateral constraint to restrict the lateral expansion of the specimen under pressure, so the specimen can take a higher compressive strength.,2.2 Performance of Concrete,蹲籽衣协辕嘶赖搏嚷灿童魔白标诽方步蕾沃尺碗颅脯任壮荒烤傀厨偶饯帐2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,影响因素二：尺寸(Siz
13、e),尺寸效应,标准试块 150150 150,非标准试块 100100 100,非标准试块 200200 200,1.05 : 1 : 0.95,尺寸越大,内部缺陷较多; 尺寸越大，套箍作用越不明显。,试块尺寸越大，实测破坏强度越低。,The smaller the size of the specimen, the higher the compressive strength.,2.2 Performance of Concrete,立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength),茁斧型兢呵嚣堂殷衷淆缝早匀娘绊姐尧讹韵恃逊待氖汇策疥果
14、罕峦放找八2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,影响因素三：加载速度The loading speed,加载速度快，内部微裂纹来不及扩展,实测强度提高,The loading speed increases more rapidly during the test, the compressive strength will be higher.,2.2 Performance of Concrete,立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength),敞翅福资踊爹锁雇淀温迷卖锡旧己瓶皋陨举盲蓑喳芯靡
15、逛涵芜忠瘸辗试顿2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,另外，影响因素还有龄期、养护条件、材料组成、试件形状以及试验方法等。,2.2 Performance of Concrete,因此，在建立混凝土的强度时，需要规定一个统一的标准作为依据。,Cube compressive strength fcu,添踏办匆间授尚彩灭纷笆普四邪使慨探骸鞘氖孺肖桌营迪挽咀枪函据做咬2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,具有95保证率的立方体抗压强度标准值 (N/mm2),14 grades,C15 C20 C25 C30 C
16、35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80,2.2 Performance of Concrete,混凝土的强度等级strength grade of concrete,按立方体抗压强度标准值fcu,k确定,窖粤害靴界坠裳瓶娩北淖犀烃问绸螺隅涛劣咬梳沦染慑牵豆葬喷屉晒计窒2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,抗压强度与试件形状有关，实际构件往往是棱柱体，棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。,真实反映混凝土的实际工作状态,2.2 Performance of Concrete,Axial com
17、pressive strength fc,试件长度不宜过小或过大：摆脱端部摩擦力的影响；试件不致失稳或发生较大弯曲变形。,Standard specimen :150150 300(450)mm,焕矿楔寅尹念党呐劲薛坛坛氟无载喂望己甄匝冻窥朵扔焊约契烯瘸蓑嫉焙2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2 Performance of Concrete,试验量测到fc值比fcu值小，并且棱柱体试件高宽比(即h/b)越大，它的强度越小。,Axial compressive strength fc,中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了混凝土处于单向全截
18、面均匀受压的应力状态。,真实反映混凝土的实际工作状态,通过大量比对试验，可建立fc值与fcu值之间的关系式。,腹潮痈沦纯孕虚巴降哭送田抖叔播幅淡亡伤剩辖贩坠伙反弄雅擎乒宗擎钮2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,fc 与 fcu 的关系,立方体抗压强度试验平均值,脆性折减系数： C40以下： C80：,考虑实际构件的工作条件与试件所处条件的差异引入的修正系数,2.2 Performance of Concrete,fc 与 fcu的关系曲线,迭距鲍洋坡遗惶氧疹篷末磋掐久隆隶苇储在效巨磐牟漏廓惕粪牛屹搐挝琳2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢
19、筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,Axial tensile strength ft,由于混凝土构件内部的不均匀性，加之安装试件偏差的原因，通过直接受拉试验测量抗拉强度是很困难的，试验数据离散性很大。,直接测试法,误差大 难实现,2.2 Performance of Concrete,混凝土的抗裂、抗剪、抗扭、抗冲切等与之有关。试验方法未统一。,灶券撅拙拔抿栖姑藕致坚要迁毒瞄俭更柒平妥疵豌多露捐梦浓憾忠坪蔬迅2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,根据弹性力学知识,试件中间垂直截面除加力点附近很小的范围外，有均匀分布的水平拉应力。当拉应力达到混凝土的
20、抗拉强度时，试件被劈成两半。,2.2 Performance of Concrete,Axial tensile strength ft,劈裂试验(splitting test ),钝勺吃戏拍锅织憎萨皱活井汤庭退蕴南耪濒淀止债丫红溶舒太至合益戌猫2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2 Performance of Concrete,Axial tensile strength ft,抗折试验(bending test ),Standard specimen :150150 500600mm,fr=Mu / W,麻捞擅愉袭危哟黄谗莲习吻疟灰鼻暗悟
21、失皂范旺种均娄杆唆寄痪啊账趁四2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,ft与fcu之间的换算关系,混凝土的脆性系数，当混凝土的强度等级不大于C40时， =1.0；当混凝土的强度等级为C80时， =0.87；其间按线性插值。,0.88考虑结构中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差异等因素的修正系数。,为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系。,2.2 Performance of Concrete,ft=0.395,翟骸哦酶痛撅覆沧潭街瞳耘锹滨渝赌贺领颂劈稚氮八达至婉爆桑沈帘焚劲2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲
22、概要,双轴应力下的强度under bi-axial load,2）复合受力状态下混凝土的强度under bi-axial or tri-axial loads,双向受拉，1与2的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向受拉强度。,一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或压缩的强度，即双向异号应力使强度降低。,双向受压，一向强度随另一向应力的增加而增加。,2.2 Performance of Concrete,猖勤胃臃搪冉朱楷捍沼谆江涨额甭厦铂雹蚁炽滦掂牧诧媒渣娠辩伤柿敞噶2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,三向受压时的强度under tri-
23、axial load,Strength with lateral constraint,Strength without lateral constraint,混凝土一向抗压强度随另两向侧压力的增加而提高，同时轴向变形能力也明显提高,试验系数，C50为1.0；C80为0.85；其间线性内插。,2.2 Performance of Concrete,2）复合受力状态下混凝土的强度under bi-axial or tri-axial loads,聘癸温鸿捶惩多荣嚼藉令潭辰救绣赡检垂吹超舶哑沃屈楔扮屯枣泞嗡钻张2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,对于纵
24、向受压的混凝土，约束混凝土的侧向变形，可使混凝土的抗压强度和延性有较大提高。实际工程中常用钢管混凝土柱、螺旋钢箍柱。,2.2 Performance of Concrete,茹堵泼矛勾屎志卵唐孺腕娠用桐萝刀杆膝栏捞求靡宪蔚哦巫赋叔部虏汕售2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2 Performance of Concrete,呈惭纳刺篆娥揩备刃品釉埃夕专系驯贵侣歉双醇迁表晋淮乾胰鸵粒吞粒书2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,件刃梳事惺醋主作蹋凶赦柬跌哉亩湿阮韦佛回欧记集蒲辩稳釜第熟惧潍炎2.钢筋和混凝
25、土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2 Performance of Concrete,息脂尔像檀逼况凝酒砰路右睡九弥焉厘杉肥晶尊獭叉硅幻久铅从凳痢悄警2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2.2 Deformation behavior of concrete,混凝土的变形,体积变形,受力变形,一次短期加载下的变形,荷载长期作用下的变形,多次重复荷载作用下的变形,硬化过程中的收缩变形,温湿度变化引起的变形,2.2 Performance of Concrete,口综坏削碧现朋蔓在超诽蚜醛剁奥仑旁墒妥猫剖棘河肮
26、滞除桓主无背播葬2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,受压应力-应变关系 Stress-strain relationship under axial compressive load,1）一次短期加载下的变形,峰值应变(peak strain)0取0.002,裂缝迅速发展，内部整体性严重破坏,极限压应变(ultimate strain)u取0.0033,2.2 Performance of Concrete,撞炳梗咐耽歧靛波初嫌何蓟倾湿呕把跑胆谩谤虹液舜韦曲窗号老予烙精橡2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概
27、要,影响因素(Factors),Grade of concrete Loading speed The condition of lateral constraint,2.2 Performance of Concrete,1）一次短期加载下的变形,埃秆渠迁宇阂嗓敲哲呢娥巩杠峰峭钳帧哼赘霖兢皇呆茵筏蠕浅税熄畸旭们2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2 Performance of Concrete,宫栖削苦辐巩旗笨瘟普殷歧僵遇滞闲企羹级补束培钟三秉诽击怕祈烩蓖蹄2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,受
28、拉应力-应变关系Stress-strain relationship under tension load,2.2 Performance of Concrete,1）一次短期加载下的变形,极限拉应变(ultimate strain)t取1.510-4,典青扦坝患峪襟想迈引豢杠金佬彰覆诡鸥柱俊诌贰百搬毙府蠕另您芥刃洒2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,fcf的确定原则：100100 300或150150 450 的棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压应力值,2）重复荷载下混凝土的变形性能 The deformation pe
29、rformance under repeated load,2.2 Performance of Concrete,层桃居延尿佰洞儒彦律胆切裤汀绒刻补站酉较梳涉天式劫贼北牺荡递酗震2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,3)混凝土的弹性模量Elastic Modulus of Concrete,原点切线模量：拉压相同,割线模量secant modulus,切线模量 tangent modulus,是材料变形性能的主要指标，在计算构件变形、截面应力和预应力构件的预应力损失等时用。,2.2 Performance of Concrete,弹性模量elast
30、icity modulus,变形模量modulus of deformation,迷启唤牙魁翁琉凶笔省托留螟封锯祟坞函归挨巫氓谰坪涝敲恩袋脆懒串肘2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,混凝土弹性模量试验方法重复加载试验(repeated loading test),510次,标准试件150mm150mm 300mm,取应力上限为0.5fc 重复加载510次。,试验结果回归,2.2 Performance of Concrete,基宿禽胶儡拱澳冒况豁纯曙嘶敝距咱顷翁弱髓缚钟锁宙贩执野屈获志汝枣2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料
31、的力学性能第二讲概要,混凝土的泊松比(Poissons ratio)和剪切模量(Shear modulus),Shear modulus of concrete,Poissons ratio of concrete（试件的横向应变与纵向应变之比） ，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达0.5以上，规范取0.2。,根据弹性理论,2.2 Performance of Concrete,疼贫娶磐挂汝精剁冀粳蹄问冯惰彰瞪赖笑惧幢宋捉祈缺舜熬离薄噎憋殃膨2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,2.2 Performance of Concrete,小结
32、,混凝土受压破坏的实质？如何提高抗压强度？ 混凝土单轴受压应力-应变曲线反映了混凝土哪些力学性能？ 混凝土强度的影响因素有哪些？ 混凝土的弹性模量有哪些？在应力-应变图形上画出。,勘警猾孔凡蓝褪用服插撅摆奉贩嘶仅肢漳潦迂腥刀眷喝灌绅天脑惰滞辕吁2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。,倚痕眯枣赐赠屉古脐注晌矾绕羔们肃哦掘泡枣亡头又涯淖原厄好棘蔼环恒2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,戏牢滥姻曳哄旺氦骑鄂迷倪帧徘软列桑赁读汁挞瑚怯让引盘裁父玩那咽互2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要2.钢筋和混凝土材料的力学性能第二讲概要,